高三物理解答题中等难度题
高三物理解答题中等难度题查看答案及解析
图是一种获得高能带电粒子的加速器的示意图.在真空环形区域内存在着垂直于纸面向外、磁感应强度大小可以调节的均匀磁场.被加速的带电粒子质量为m,电荷量为+q,它在环形磁场中做半径为R的匀速圆周运动.环形管道中的平行加速电极板A和B的中心均有小孔让带电粒子通过.开始时A、B的电势均为零,每当带电粒子穿过A板中心小孔时,A板的电势立即升高到U(B板电势始终为零),粒子被电压为U的电场加速后从B板中心小孔穿出时,A板电势降为零;带电粒子在磁场力作用下沿半径为R的圆形轨道运动,再次穿过A板中心小孔时,A板电势又升高到U,粒子再次被加速;动能不断增加,但做圆周运动的轨道半径不变.
(1)设带电粒子从A板小孔处由静止开始被电场加速,A板电势升高到U时开始计时;求粒子沿环形通道绕行n圈,回到A板中心小孔时,其动能多大?
(2)为了保证带电粒子在环形磁场中能沿半径为R的圆轨道做匀速圆周运动,磁场的磁感应强度必须周期性地递增;求粒子绕行第n圈时,磁感应强度多大?
(3)带电粒子沿环形通道绕行n圈回到A板中心小孔处,共用多少时间?
高三物理计算题中等难度题查看答案及解析
如图所示,两同心圆半径分别为r1=R和r2= .环形区域内存在垂直于圆面的匀强磁场.一质量为m、电荷量为q的带电粒子从圆心处以速率v出发沿圆面向各个方向运动且恰好不能穿越大圆所包围的区域,不计重力.则
(1)环形区域内匀强磁场的磁感应强度是多大?
(2)该粒子的运动周期是多大?
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如图(a)所示,在半径为R的虚线区域内存在周期性变化的磁场,其变化规律如图(b)所示。薄挡板MN两端点恰在圆周上,且MN所对的圆心角为120 °。在t=0时,一质量为m、电荷量为+q的带电粒子,以初速度v从A点沿直径AOB射入场区,运动到圆心O后,做一次半径为的完整的圆周运动,再沿直线运动到B点,在B点与挡板碰撞后原速率返回(碰撞时间不计,电荷量不变),运动轨迹如图(a)所示。粒子的重力不计,不考虑变化的磁场所产生的电场,下列说法正确的是
A. 磁场方向垂直纸面向外
B. 图(b)中
C. 图(b)中
D. 若t=0时,质量为m、电荷量为-q的带电粒子,以初速度v从A点沿AO入射,偏转、碰撞后,仍可返回A点
高三物理多选题中等难度题查看答案及解析
如图(a)所示,在半径为R的虚线区域内存在周期性变化的磁场,其变化规律如图(b)所示.薄挡板MN两端点恰在圆周上,且MN所对的圆心角为120 °。在t=0时,一质量为m、电荷量为+q的带电粒子,以初速度v从A点沿直径AOB射入场区,运动到圆心O后,做一次半径为的完整的圆周运动,再沿直线运动到B点,在B点与挡板碰撞后原速率返回(碰撞时间不计,电荷量不变),运动轨迹如图(a)所示,粒子的重力不计,不考虑变化的磁场所产生的电场,下列说法正确的是( )
A.磁场方向垂直纸面向外
B.图(b)中
C.图(b)中
D.若t=0时,质量为m、电荷量为-q的带电粒子,以初速度v从A点沿AO入射,偏转、碰撞后,仍可返回A点
高三物理多选题中等难度题查看答案及解析
如图所示,在正三角形区域内存在有方向垂直于纸面向外、磁感应强度大小为B的匀强磁场。一个质量为m,电荷量为+q的带电粒子(重力不计)从AB变的中点O一速度v进入磁场,粒子进入磁场时的速度方向垂直于磁场且与AB边的夹角为,若粒子能从AB边穿出磁场,则粒子在磁场中运动的过程中到AB边的最大距离为( )
A. B.
C. D.
高三物理选择题中等难度题查看答案及解析
如图所示,边长为4a的正三角形区域内存在方向垂直于纸面向外的匀强磁场,磁感应强度的大小为B,一个质量为m、电荷量为q(q>0)的带电粒子(重力不计)从AB边的中心O进入磁场,粒子进入磁场时的速度方向垂直于磁场且与AB边的夹角为60°。
(1)若粒子的速度为v,加一匀强电场后可使粒子进入磁场后做直线运动,求电场场强的大小和方向;
(2)若粒子能从BC边的中点P离开磁场,求粒子的入射速度大小以及在磁场中运动的时间。
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如图所示,边长为4a的正三角形区域内存在方向垂直于纸面向外的匀强磁场,磁感应强度的大小为B,一个质量为m、电荷量为q(q>0)的带电粒子(重力不计)从AB边的中心O进入磁场,粒子进入磁场时的速度方向垂直于磁场且与AB边的夹角为60°。
(1)若粒子的速度为v,加一匀强电场后可使粒子进入磁场后做直线运动,求电场场强的大小和方向;
(2)若粒子能从BC边的中点P离开磁场,求粒子的入射速度大小以及在磁场中运动的时间。
高三物理解答题困难题查看答案及解析
(17分)如图所示,真空中的矩形abcd区域内存在竖直向下的匀强电场,半径为R的圆形区域内同时存在垂直于纸面向里的匀强磁场,磁感应强度为B,圆形边界分别相切于ad、bc边的中点e、f。一带电粒子以初速度v0沿着ef方向射入该区域后能做直线运动;当撤去磁场并保留电场,粒子以相同的初速度沿着ef方向射入恰能从c点飞离该区域。已知,忽略粒子的重力。求:
(1)带电粒子的电荷量q与质量m的比值;
(2)若撤去电场保留磁场,粒子离开矩形区域时的位置。
高三物理计算题困难题查看答案及解析
(17分)如图所示,真空中的矩形abcd区域内存在竖直向下的匀强电场,半径为R的圆形区域内同时存在垂直于纸面向里的匀强磁场,磁感应强度为B,圆形边界分别相切于ad、bc边的中点e、f。一带电粒子以初速度v0沿着ef方向射入该区域后能做直线运动;当撤去磁场并保留电场,粒子以相同的初速度沿着ef方向射入恰能从c点飞离该区域。已知,忽略粒子的重力。求:
(1)带电粒子的电荷量q与质量m的比值;
(2)若撤去电场保留磁场,粒子离开矩形区域时的位置。
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